CN110658191A - 电缆中间接头的导体在线监测系统、方法及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆中间接头的导体在线监测系统、方法及其制作方法，该系统包括电缆导体连接管，用于包覆和连接电缆中间接头处的电缆导体；接头电极，包覆在电缆导体连接管的外侧，由第一透明材料制成；接头应力锥绝缘材料层，覆盖接头电极，由第二透明材料制成；外屏蔽层，设置于接头应力锥绝缘材料层上，由第三透明材料制成；物理量测量装置，设置在电缆导体连接管上，用于检测电缆中间接头的导体的物理量参数；光源发生装置，设置在外屏蔽层的表面，用于照射物理量测量装置；图像获取装置，设置在外屏蔽层的表面，用于获取物理量测量装置的图像信息，并发送图像信息；信号处理单元，用于根据图像信息检测电缆中间接头的导体的物理量信息。

Description

电缆中间接头的导体在线监测系统、方法及其制作方法

技术领域

本发明属于电力电缆附件设计领域，具体涉及一种电缆中间接头的导体在线监测系统、方法及其制作方法。

背景技术

电力电缆系统中对载流量的监测需要电缆导体尤其是电缆中间接头处的导体的温度信息，但是由于电缆中间接头处的导体所处的环境特殊，阻碍了现有温度传感系统在这一领域的应用，这是因为电缆中间接头处的导体位于高电位，不允许存在高低电位间的任何形式的连接线，所以有线的温度传感器系统都无法满足绝缘要求；一般电力电缆系统使用寿命至少能达到40年，而有源温度传感器系统的供电难以满足这么长时间的要求；另外，无线无源温度传感器系统的电磁波信号无法穿透电缆中间接头的半导电屏蔽层，因此，目前没有有效地对电缆中间接头处的导体温度进行直接测量的方式。目前最常用的方法为通过对电缆外护套表皮温度监测，来估计电缆中间接头处的导体的温度，但这种方法估计的温度不准确，导致电力电缆系统载流量监测系统的动态响应不好，且准确度不高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电缆中间接头的导体在线监测系统、方法及其制作方法，以解决现有技术进行电缆中间接头处的导体温度的测量不准确的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种电缆中间接头的导体在线监测系统，包括：电缆导体连接管，用于包覆和连接电缆中间接头处的电缆导体；接头电极，包覆在电缆导体连接管的外侧，由第一透明材料制成；接头应力锥绝缘材料层，覆盖接头电极，由第二透明材料制成；外屏蔽层，设置于接头应力锥绝缘材料层上，由第三透明材料制成；物理量测量装置，设置在电缆导体连接管上，用于检测电缆中间接头的导体的物理量参数；光源发生装置，设置在外屏蔽层的表面，用于照射物理量测量装置；图像获取装置，设置在外屏蔽层的表面，用于获取物理量测量装置的图像信息，并发送图像信息；信号处理单元，用于获取图像信息，根据图像信息检测电缆中间接头的导体的物理量信息。

可选地，物理量测量装置包括温度测量装置和/或湿度测量装置。

可选地，温度测量装置为温度计或可逆热变色材料。

可选地，接头电极包括：第一绝缘透明层；以及包覆第一绝缘透明层的第一透明导电涂层。

可选地，第一透明导电涂层为透明导电氧化物涂层或金属纳米线网喷涂材料。

可选地，第二透明材料为透明绝缘硅橡胶材料。

可选地，外屏蔽层包括：第三绝缘透明层；以及包覆第三绝缘透明层的第三透明导电涂层。

可选地，第三透明导电涂层为透明导电氧化物涂层或金属纳米线网喷涂材料。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种电缆中间接头的导体在线监测系统的制作方法，包括：制备整体预制式应力锥锥体，其中，整体预制式应力锥椎体包括接头电极、接头应力锥绝缘材料层及外屏蔽层，接头电极由第一透明材料制成，接头应力锥绝缘材料层由第二透明材料制成，外屏蔽层由第三透明材料制成，接头应力锥绝缘材料层覆盖接头电极，外屏蔽层设置在接头应力锥绝缘材料层上；将应力锥锥体套至电缆中间接头处的一侧电缆上，采用导体连接管包覆和连接电缆中间接头处的电缆导体；将物理量测量装置安装在导体连接管上；移动应力锥锥体，使应力锥锥体包覆导体连接管；将光源发生装置及图像获取装置分别安装在外屏蔽层的表面；将图像获取装置连接设置在电缆中间接头外部的信号处理单元。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种电缆中间接头的导体在线监测方法，应用于如第一方面或第一方面任意实施方式中的监测系统中，包括：通过光源发生装置照射物理量测量装置；通过图像获取装置获取物理量测量装置的图像信息；通过图像处理单元根据图像信息检测电缆中间接头的导体的物理量信息。

本发明实施例具有如下有益效果：

本发明实施例提供的一种电缆中间接头的导体在线监测系统及方法，通过采用透明材料制作接头电极、接头应力锥绝缘材料层和外屏蔽层，形成电缆导体连接管直达外屏蔽层的可视光线的通路，通过将物理量测量装置设置在电缆导体连接管上，用于检测电缆中间接头的导体的物理量参数，将光源发生装置和图像获取装置设置在外屏蔽层的表面，使得光源发生装置发出的光通过可视光线的通路可以照射到物理量测量装置上，并通过图像获取装置可以获取物理量测量装置的图像，并通过信号处理单元对获取的图像进行处理得到电缆中间接头的导体的物理量，通过这种监测系统及方法，实现了电缆中间接头的导体的物理量的在线监测，可以为电力电缆系统载流量监测系统提供准确数据，为电缆系统载流量动态调节提供可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例电缆中间接头的导体在线监测系统结构示意图；

图2示出了本发明实施例电缆中间接头的导体在线监测系统的制作方法的流程示意图；

图3示出了本发明实施例电缆中间接头的导体在线监测方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种电缆中间接头的导体在线监测系统，包括：电缆导体连接管3，用于包覆和连接电缆中间接头处的电缆导体；接头电极5，包覆在电缆导体连接管3的外侧，由第一透明材料制成；接头应力锥绝缘材料层6，覆盖接头电极5，由第二透明材料制成；外屏蔽层8，设置于接头应力锥绝缘材料层6上，由第三透明材料制成；物理量测量装置7，设置在电缆导体连接管3上，用于检测电缆中间接头的导体的物理量参数；光源发生装置9，设置在外屏蔽层8的表面，用于照射物理量测量装置7；图像获取装置10，设置在外屏蔽层8的表面，用于获取物理量测量装置7的图像信息，并发送图像信息；信号处理单元11，用于获取图像信息，根据图像信息检测电缆中间接头的导体的物理量信息。

具体的，电缆中间接头两端的电缆导体被电缆绝缘层1及电缆绝缘屏蔽层2包覆，电缆中间接头的电缆导体被电缆导体连接管3包覆，电缆中间接头还包括接头应力锥地电极4和中间接头金属屏蔽层12，接头应力锥地电极4套设在电缆绝缘层1上，接头应力锥绝缘材料层6覆盖接头应力锥地电极4，接头金属屏蔽层12，包覆外屏蔽层8、光源发生装置9、图像获取装置10及接头应力锥绝缘材料层6。光源发生装置9、图像获取装置10设置在外屏蔽层8的外表面，因为外屏蔽层8的外表面为地电位，因此，光源发生装置9与图像获取装置10可采用有线的形式连接，光源发生装置9的供电线路、图像获取装置10的数据线接头可以引出至电缆中间接头外部，并妥善连接，图像获取装置10连接至设置在电缆中间接头外部的信号处理单元11，光源发生装置9也可以连接至信号处理单元11，由信号处理单元11给光源发生装置9供电。

接头电极5由第一透明材料制成，第一透明材料可以为透明导电材料，也可以由透明绝缘材料以及涂覆在其表面的透明导电涂层组成。接头应力锥绝缘材料层6由第二透明材料制成，第二透明材料为透明的绝缘材料。外屏蔽层8由第三透明材料制成，第三透明材料可以是透明导电材料，也可以由透明绝缘材料以及涂覆在其表面的透明导电涂层组成。通过将接头电极5、接头应力锥绝缘材料层6和外屏蔽层8做成透明的，可以形成中间接头本体(包括导体连接管3、接头电极5、应力锥地电极4、接头应力锥绝缘材料层6和外屏蔽层8)外部直达中间接头本体内导体连接管3的光学观测通道。物理量测量装置7设置在电缆导体连接管3上，可检测电缆中间接头的导体的物理量参数，光源发生装置9通过可视光线的通路照射物理量测量装置7，从而图像获取装置10通过可视光线的通路可以获取到物理量测量装置7的图像信息，该图像获取装置可以是摄像头，该图像信息包括物理量测量装置获取物理量后的变化信息，例如示数的变化、颜色的变化等，通过信号处理单元11对图像信息的处理，可以得到电缆中间接头的导体的物理量信息。

本发明实施例提供的一种电缆中间接头的导体在线监测系统，通过采用透明材料制作接头电极、接头应力锥绝缘材料层和外屏蔽层，形成电缆中间接头本体外部直达电缆导体连接管的可视光线的通路，通过将物理量测量装置设置在电缆导体连接管上，用于检测电缆中间接头的导体的物理量参数，将光源发生装置和图像获取装置设置在外屏蔽层的表面，使得光源发生装置发出的光通过可视光线的通路可以照射到物理量测量装置上，并通过图像获取装置可以获取物理量测量装置的图像，通过信号处理单元对获取的图像进行处理得到电缆中间接头的导体的物理量，通过这种监测系统，实现了电缆中间接头的导体的物理量的直接测量，可以为电力电缆系统载流量监测系统提供准确数据，提高电力电缆系统载流量监测系统的动态响应与准确性，为电缆系统载流量动态调节提供可能。

在可选的实施例中，物理量测量装置7可以具体为温度测量装置和/或湿度测量装置。在本实施例中，由于电力电缆系统载流量监测系统需要电缆导体尤其是电缆中间接头的导体的温度信息，因此可以设置物理量测量装置7为温度测量装置，这样，就可实现电缆中间接头的导体温度的直接测量及实时信息提供给电力电缆系统载流量监测系统，提高电力电缆系统载流量监测系统的动态响应与准确性。在其他应用中，可能会应用到中间接头的导体的湿度信息，就可以设置物理量测量装置为湿度测量装置。或者，为了满足同时测量温度和湿度的需求，该物理量测量装置7可同时设置温度测量装置和湿度测量装置，但本发明并不以此为限，也可以设置其它测量装置来测量其它的物理量，具体的物理量测量装置的类型可以根据实际的需要进行选择与设定。

在可选的实施例中，因为物理量测量装置需要设置在电缆导体连接管上，直接测量电缆中间接头的导体的物理量，而电缆使用寿命长，电缆中间接头的导体处于高电位，且电缆中间接头的导体被外屏蔽层磁屏蔽，因此，物理量测量装置不能采用有线、有源、有磁的测量装置，对于温度测量装置，可以采用无源无线无磁的温度测量装置。温度测量装置可以为温度计或可逆热变色材料。在本发明实施例中，对于无源无线无磁的温度测量装置，温度计以及可逆热变色材料都可以实现。

在可选的实施例中，以第一透明材料由透明绝缘材料以及涂覆在其表面的透明导电涂层组成为例进行说明，接头电极5包括：第一绝缘透明层；以及包覆第一绝缘透明层的第一透明导电涂层。具体的，第一绝缘透明层可以为透明绝缘硅橡胶材料，第一透明导电涂层为透明导电氧化物涂层或金属纳米线网喷涂材料。金属纳米线网可以由且不限于银纳米线网材料制成。通过在透明绝缘材料表面涂覆透明导电涂层形成接头电极，使得接头电极5具有一定的弹性，可以靠弹性收缩提供需要的界面压强，方便后续的接头应力锥锥体的安装。

在可选的实施例中，第二透明材料为透明绝缘硅橡胶材料。

在可选的实施例中，以第三透明材料由透明绝缘材料以及涂覆在其表面的透明导电涂层组成为例进行说明，外屏蔽层8包括：第三绝缘透明层；以及包覆第三绝缘透明层的第三透明导电涂层。具体的，第三绝缘透明层可以为透明绝缘硅橡胶材料，第三透明导电涂层为透明导电氧化物涂层或金属纳米线网喷涂材料。金属纳米线网可以由且不限于银纳米线网材料制成。

本发明实施例还提供了一种电缆中间接头的导体在线监测系统的制作方法，如图2所示，包括：

S101.制备整体预制式应力锥锥体，其中，整体预制式应力锥椎体包括接头电极、接头应力锥绝缘材料层及外屏蔽层，接头电极由第一透明材料制成，接头应力锥绝缘材料层由第二透明材料制成，外屏蔽层由第三透明材料制成，接头应力锥绝缘材料层覆盖接头电极，外屏蔽层设置在接头应力锥绝缘材料层上，具体的，整体预制式应力锥锥体还包括接头应力锥地电极，接头应力锥绝缘材料层覆盖应力锥地电极，通过模具生产接头应力锥地电极、接头电极的绝缘部分和外屏蔽层的绝缘部分。接头应力锥地电极使用掺杂石墨颗粒的硅橡胶材料生产。接头电极的绝缘部分和外屏蔽层的绝缘部分使用透明绝缘硅橡胶生产。接头电极和外屏蔽层的绝缘部分出模后，在其表面涂覆透明导电涂层。将上述三类部件一并放入应力锥模具中相应位置，浇筑透明绝缘硅橡胶形成接头应力锥绝缘材料层。最终得到整体预制式应力锥锥体。

S102.将应力锥锥体套至电缆中间接头处的一侧电缆上，采用导体连接管包覆和连接电缆中间接头处的电缆导体，具体的，将需要连接的电缆进行处理后，应力锥锥体套至一侧电缆上。采用导体连接管包覆和连接电缆中间接头处的电缆导体。

S103.将物理量测量装置安装在导体连接管上。具体的，在本发明实施例中，是采用先将导体连接管包覆和连接电缆中间接头处的电缆导体，然后将物理量测量装置安装在导体连接管上，在其他实施方式中，可以先将物理量测量装置安装在导体连接管上，然后再将导体连接管包覆和连接电缆中间接头处的电缆导体。

S104.移动应力锥锥体，使应力锥锥体包覆导体连接管；

S105.将光源发生装置及图像获取装置分别安装在外屏蔽层的表面；具体的，光源发生装置及图像获取装置的安装在外屏蔽层的表面的具体位置以光源发生装置发出的光可以照射到物理量测量装置，且物理量测量装置的反射光可以被图像获取装置获取为好，从而图像获取装置可以采集物理量测量装置的图像信息。在本实施例中，将光源发生装置及图像获取装置分别安装在外屏蔽层的表面之后，还可以在外部包裹中间接头金属屏蔽层。

S106.将图像获取装置连接设置在电缆中间接头外部的信号处理单元。具体的，信号处理单元设置在电缆中间接头外部，方便信号的输出，且可以方便使用者根据信号处理单元处理的结果直观获取中间接头的导体的物理量。

通过上述方法制作的电缆中间接头的导体在线监测系统，形成了电缆导体连接管直达外屏蔽层的可视光线的通路，物理量测量装置设置在电缆导体连接管上，可以检测电缆中间接头的导体的物理量参数，光源发生装置发出的光通过可视光线的通路可以照射到物理量测量装置上，并通过图像获取装置可以获取物理量测量装置的图像，通过信号处理单元对获取的图像进行处理可以得到电缆中间接头的导体的物理量，实现了电缆中间接头的导体的物理量的在线监测，可以为电力电缆系统载流量监测系统提供准确数据，为电缆系统载流量动态调节提供可能。

本发明实施例还提供了一种电缆中间接头的导体在线监测方法，应用于如上述实施例中的监测系统中，如图3所示，包括：

S201.通过光源发生装置照射物理量测量装置。

S202.通过图像获取装置获取物理量测量装置的图像信息。

S203.通过图像处理单元根据图像信息检测电缆中间接头的导体的物理量信息。

本发明实施例提供的一种电缆中间接头的导体在线监测方法，通过采用透明材料制作接头电极、接头应力锥绝缘材料层和外屏蔽层，形成电缆导体连接管直达外屏蔽层的可视光线的通路，通过将物理量测量装置设置在电缆导体连接管上，用于检测电缆中间接头的导体的物理量参数，将光源发生装置和图像获取装置设置在外屏蔽层的表面，使得光源发生装置发出的光通过可视光线的通路可以照射到物理量测量装置上，并通过图像获取装置可以获取物理量测量装置的图像，并通过信号处理单元对获取的图像进行处理得到电缆中间接头的导体的物理量，通过这种方法，实现了电缆中间接头的导体的物理量的在线监测，可以为电力电缆系统载流量监测系统提供准确数据，为电缆系统载流量动态调节提供可能。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆中间接头的导体在线监测系统，其特征在于，包括：

电缆导体连接管，用于包覆和连接电缆中间接头处的电缆导体；

接头电极，包覆在所述电缆导体连接管的外侧，由第一透明材料制成；

接头应力锥绝缘材料层，覆盖所述接头电极，由第二透明材料制成；

外屏蔽层，设置于所述接头应力锥绝缘材料层上，由第三透明材料制成；

物理量测量装置，设置在所述电缆导体连接管上，用于检测所述电缆中间接头的导体的物理量参数；

光源发生装置，设置在所述外屏蔽层的表面，用于照射所述物理量测量装置；

图像获取装置，设置在所述外屏蔽层的表面，用于获取所述物理量测量装置的图像信息，并发送所述图像信息；

信号处理单元，用于获取所述图像信息，根据所述图像信息检测所述电缆中间接头的导体的物理量信息。

2.根据权利要求1所述的电缆中间接头的导体在线监测系统，其特征在于，

所述物理量测量装置包括温度测量装置和/或湿度测量装置。

3.根据权利要求2所述的电缆中间接头的导体在线监测系统，其特征在于，

所述温度测量装置为温度计或可逆热变色材料。

4.根据权利要求1所述的电缆中间接头的导体在线监测系统，其特征在于，所述接头电极包括：

第一绝缘透明层；

以及包覆所述第一绝缘透明层的第一透明导电涂层。

5.根据权利要求4所述的电缆中间接头的导体在线监测系统，其特征在于，

所述第一透明导电涂层为透明导电氧化物涂层或金属纳米线网喷涂材料。

6.根据权利要求1所述的电缆中间接头的导体在线监测系统，其特征在于，

所述第二透明材料为透明绝缘硅橡胶材料。

7.根据权利要求1所述的电缆中间接头的导体在线监测系统，其特征在于，所述外屏蔽层包括：

第三绝缘透明层；

以及包覆所述第三绝缘透明层的第三透明导电涂层。

8.根据权利要求7所述的电缆中间接头的导体在线监测系统，其特征在于，

所述第三透明导电涂层为透明导电氧化物涂层或金属纳米线网喷涂材料。

9.一种电缆中间接头的导体在线监测系统的制作方法，其特征在于，包括：

制备整体预制式应力锥锥体，其中，所述整体预制式应力锥椎体包括接头电极、接头应力锥绝缘材料层及外屏蔽层，所述接头电极由第一透明材料制成，所述接头应力锥绝缘材料层由第二透明材料制成，所述外屏蔽层由第三透明材料制成，所述接头应力锥绝缘材料层覆盖所述接头电极，所述外屏蔽层设置在接头应力锥绝缘材料层上；

将应力锥锥体套至电缆中间接头处的一侧电缆上，采用导体连接管包覆和连接电缆中间接头处的电缆导体；

将物理量测量装置安装在导体连接管上；

移动所述应力锥锥体，使所述应力锥锥体包覆所述导体连接管；

将光源发生装置及图像获取装置分别安装在所述外屏蔽层的表面；

将所述图像获取装置连接设置在电缆中间接头外部的信号处理单元。

10.一种电缆中间接头的导体在线监测方法，应用于如权利要求1－8中任一项所述的监测系统中，其特征在于，包括：

通过所述光源发生装置照射所述物理量测量装置；

通过所述图像获取装置获取所述物理量测量装置的图像信息；

通过所述图像处理单元根据所述图像信息检测所述电缆中间接头的导体的物理量信息。

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